DE2310624B2

DE2310624B2 - Taktsynchrone Zählkette für digitale Impulse

Info

Publication number: DE2310624B2
Application number: DE19732310624
Authority: DE
Inventors: Johannes Georg 8000 Muenchen Bauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2310624C3; DE2310624A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine bestimmte Zählkette, Ausgang ~Q, einen nicht negierten Ausgang Q und

die insbesondere für die Anwendung in einem öffent- einen Takteingang auf, wobei der negierte Ausgang ζ?

liehen Fernspiech-Vermittlungssystcm entwickelt jeder vorhergehenden Stufe jeweils mit dem Taktein-

vvurde, aber auch auf anderen Gebieten anwendbar gang der darauffolgenden Stufe verbunden ist.

ist. Zählketten unterscheiden sich von Zählanord- 5 Wird die Zählkette zunächst gelöscht, dann befin-

nungen. Zur Erläuterung dieses Unterschiedes sei hier den sich alle Stufen in ihrem Grundzustand g -~ 0,

zunächst auf Zählanordnungen eingegangen. in welchem am negierten Ausgang Q jeweils noch

Es ist bekannt, für die Zahlung digitaler h.ipulse kein Ausgangssignal auftritt. Diesr asynchrone Zähl-

ZählanoHnungen zu verwenden, die ähnlich wie kette zählt nun die Anzahl der dem Zählkettencin-

Schieberegister aufgebaut sind. Hier sind im allge- io gang T zugeführten digitalen Impulse auf folgende

meinen die ersten Stufen in einem anderen Zustand Weise: Beim ersten Impuls wird die Kippschaltung

als die restlichen Stufen der Zählanordnung, wenn der Stufe51 in ihren Nicht-Grundzustand Q ■- 1 ge-

diese mehrere Impulse gezählt hat. Bei diesen Zähl- steuert. Vom zweiten, dem Zählkettencingang T zu-

anordnungen ist die Anzahl der jeweils eine Kipp- geführten Impuls wird die Kippschaltung der Stufe

Schaltung enthaltenden Stufen proportional der maxi- 15 51 wieder in ihren Grundzustand (7 — (J gesteuert,

malen Anzahl der von dieser Zählanordnung jeweils wobei gleichzeitig die Kippschaltung der Stufe 52 in

zählbaren Impulse (vergleiche z. B. die aus zehn Stu- ihren Nicht-Grundzustand {3 — 1 gesteuert wird.

fen bestehenden Ringzählanordnunaen in Rev. Scient. Durch den dritten zu zählenden Impuls wird zusälz-

Instr. 17 [1946], Heft 5, S. 185 bfs 189). Der Auf- lieh die Kippschaltung der Stufe 51 in den Nicht-

wand an Stufen bei einer ähnlichen Zählanordnung 20 Grundzustand ζ) — 1 gesteuert. Durch den vierten zu

wurde durch die in der DT-AS 11 13 005 angegebene zählenden Impuls wird die Kippschaltung der Stufe

Maßnahme auf die Hälfte gesenkt. 53 in den Nicht-Grundzustand ζ) I gesteuert und

Die bisher angegebenen Zählanordnungen haben gleichzeitig die beiden Kippschaltungen der Stufe 51 den Vorteil, jeweils aus Moduln aufgebaut werden zu und .S'2 in deren Grundzustand ~Q ----- 0 gesteuert. In können, die für sich nur eine einzige oder wenige 25 entsprechender Weise steuern die folgenden Impulse Stufen enthalten, wobei die Art der Verbindung zwi- die Zustände der verschiedenen Stufen bzw. Kippschen aufeinanderfolgenden Moduln jeweils prak- schaltungen, wobei von der in F i g. 1 gezeigten tisch unabhängig von der Gesamtzahl der jeweils ftstufigen Zählkette insgesamt 2" 1 -~ 63 Impulse vorgesehenen Moduln ist. Die Anschlüsse zwischen maximal gezählt werden können,
den einzelnen Moduln sind hier also besonders ein- 30 Die in Fig. 1 gezeigte asynchrone Zählkette hat fach zu bewerkstelligen, indem nämlich unabhängig vorteilhafterweise einen einfachen Aufbau aus lauter von der Gesamtzahl der Stufen bzw. Moduln die gleichartigen Stufen, so daß eine solche Zählkette reAnschlüsse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mo- lativ leicht durch Hinzufügung weilerer Stufen nachduln stets in gleicher Art hergestellt werden können. träglich erweiterbar ist. Die jeweils zugefügten Stufen Ein Nachteil dieser Zählanordnungen ist der hohe 35 müssen dabei keinen anderen Aufbau aufweisen als Aufwand an Stufen bzw. der hohe Aufwand an den die bisher vorhandenen Stufen der Zählkette, weil Stufen entsprechenden Kippschaltungen, falls eine die Verbindungen zwischen zwei aufeinanderfolgengroße maximale Anzahl von Impulsen zu zählen ist. den Stufen unabhängig von der Gesamtzahl der Stu-

Daneben gibt es Zählketten, die im allgemeinen fen der Zählkette stets in gleicher Art hergestellt mit «Stufen bis zu N = (2" 1) Impulse zu zählen 40 werden können. Weil im allgemeinen die Kippschalvermögen, bei denen jedenfalls die Anzahl /1 der tungen in ihrem Inneren eine gewisse Verzögerung Stufen und damit die Anzahl der Kippschaltungen im aufweisen, da sie z. B. Master-Slave-Kippschaltungen allgemeinen außerordentlich viel geringer als bei den sind, tritt allerdings eine für manche Anwendungen bisher genannten Zählanordnungen ist. Die Vermin- zu große Gesamlvcrzögerung zwischen der Einspeiderung der Sti'fenanzahl wird dadurch erreicht, daß 45 sung des letzten zu zählenden Impulses am Zählnach Zählung mehrerer Impulse auch die ersten Stu- ketteneingang T und dem Ende aller in den verschiefen der Zählkette im allgemeinen unterschiedliche denen Kippstufen dadurch hervorgerufenen Kippvor-Zustände aufweisen (vgl. die deutsche PatAnm gänge auf, besonders wenn die Anzahl der Stufen M 19 190, S. 2, Zeile 98 bis 112). So kann z. B. eine sehr groß ist.
Zählkette, die maximal bis zur Dualzah! 11111111 50 F i g. 2 zeigt das Prinzip einer bekannten takt-

— das entspricht der Dezimalzahl N = 255 = 2⁸ synchronen Zählkette, vergleiche z. B. den von der

— 1 — zählen kann, aus nur /1 = 8 Stufen bestehen, Firma Siemens hergestellten Baustein FLJ 211. Die statt aus 255 bzw. 128 Stufen, aus denen die zuerst in Fig. 2 schematisch gezeigte Zählkette besteht genannten Zählanordnungen dann bestehen würden. ebenfalls aus 6 Stufen 51... 56, die ebenfalls

Die erfindungsgemäße Zählkette ist eine Zählkette 55 6 Kippschaltungen, z. B. Master-Slave-Kippschaltundieser zuletzt beschriebenen Art. Unter diesen Zähl- gen, mit einer bestimmten inneren Laufzeit enthält, ketten kann man wiederum verschiedene Gruppen Diese taktsynchrone Zählkette benötigt zu ihrem Beunterscheiden, nämlich insbesondere asynchrone trieb gleichzeitig zwei Signale, nämlich das Vorberei-Zählketten, vgl. Fig. 1, und taktsynchrone Zähl- tungssignal am Eingang V und die Taktimpulse am ketten, vgl. Fig. 2. Im folgenden soll der Unter- 60 Zählketteneingang T. Sowohl das Vorbcreitungssignal schied dieser beiden Gruppen von Zählketten erläu- als auch die Taktimpulse werden allen Stufen 51 . . . tert werden. 56 zugeführt, und zwar das Vorbcreitungssignal je-

Fig. 1 zeigt das Prinzip einer bekannten asyn- weils über die Verknüpfungsschaltungen G. Nur bei chronen Zählkette, vergleiche z. B. den von der Koinzidenz von Vorbereitungssignal und Taktimpul-Firma Siemens hergestellten Baustein FLJ 181. Die 65 sen zählt diese Zählkelte. Solange nur die Taktin Fig. 1 schematisch dargestellte Zählkette besieht impulse oder nur das Vorbereitungssignal dieser hier aus 6 Stufen bzw. Kippschaltungen 51 ... 56. Zählkette zugeführt werden, zählt diese Zählkette Jede dieser Kippschaltungen weist einen negierten noch nicht.

Im ersten Betriebsfall wird die Anzahl der dem Zählketteneingang T zugeführlen Taktimpulse von dieser Zählkette gezählt, wobei am Vorbereitungssignaleingang V ein durch ein Dauersignal dargestelltes Vorbereitungssignal liegt. Grundsätzlich kann jedoch dieser Zählkette auch eine Folge von Taktimpulsen am Zähiketteneingang T zugeführt und das Vorbereitungssignal durch einzelne Impulse gebildet werden. In dem zuletzt genannten, zweiten Betriebsfall zählt diese Zählkette die Anzahl jener dem Vorbereitungssignaleingang V zugeführten Impulse, welche in Koinzidenz mit den dem Zählketteneingang T zugeführten Taktimpulsen sind; falls die Dauer eines Vorbereitungssignalimpulses jedoch mehrere Perioden der Taktimpulsfolge beträgt, dann liegt de facto der erste Betriebsfall vor, und es wird daher während der Dauer des Vorbereitungsimpulses die Anzahl der dann auftretenden Taktimpulsc gezählt. Im folgenden sei der Einfachheit halber der erste Betriebsfall angenommen, daß dem Vorbereitungssignaleingang V ein Dauersignal als Vorbereitungssignal zugeführt wird und daß die Anzahl der dem Zählketteneingang T zugeführten Impulse von der Zählkette gezählt wird. Der zweite Betriebsfall verhält sich dazu analog, und der Fachmann kann aus der folgenden Beschreibung des ersten Betriebsfalls sich auch die Wirkungen im zweiten Betriebsfall vorstellen, wenn er bedenkt, daß zur Weiterzählung um 1 Einheit jeweils nur die Koinzidenz von Vorbereitungssignal und Taktimpuls nötig ist.

Die Zählung der Anzahl jener Taktimpulse, die während der Zuführung des Vorbereilungssignals dem Zähiketteneingang T zugeführt werden, erfolgt im ersten Betriebsfall dabei in folgender Weise: Im gelöschten Zustand der Kette befinden sich alle Stufen bzw. Kippschaltungen in ihrem Grundzustand ζ? = 0. Vom ersten zu zählenden, dem Zähiketteneingang T zugeführten Taktimpuls wird nur die Kippschaltung der Stufe 51 in ihren Nicht-Grundzustand J2 ⁼ 1 gesteuert, weil wegen der inneren Laufzeit in dieser Kippschaltung, die ja z. B. eine Master-Slave-Kippschaltung ist, das negierte Ausgangssignal (7 dieser Stufe erst nach dem Ende des ersten Taktimpulses als Steuersignal V einem Signalcingang E jeder folgenden Stufe 52 ... 56 über die Verknüpfungsschaltungen G zugeführt wird. Der zweite zu zählende, dem Zählkeitcneingang T zugeführten Taktimpuls steuert die Kippschaltung der ersten Stufe 51 wieder in ihren Grundzustand ζ? = 0 und die Kippschaltung der zweiten Stufe 52 in den Nicht-Grundzustand <2 = 1. Weil am negierten Signalausgang 0 dieser zweiten Stufe 52 wegen der Verzögerung im Inneren der Stufe 52 während des zu zählenden Taktimpulses noch kein Steuersignal V auftritt, verbleibt die Stufe S3 und ebenso die nachfolgenden Stufen 54 ... 56 zunächst noch im Grundzustand (7 = 0. Erst durch die späteren Taktimpulse werden in entsprechender Weise auch die Kippschaltungen der Stufen 53... 56 in ihren Nicht-Grundzustand ~Q = 1 gesteuert. Die Zählung erfolgt hier also grundsätzlich ähnlich wie bei der asynchronen Zahlkette, jedoch insbesondere mit dem Unterschied, daß gleichzeitig mit den zu zählenden Taktimpulsen ein Vorbereitungssignal am Vorbereitungssignaleingang V der Zählkette liegen muß.

Gegenüber der asynchronen Zählkette besitzt die taktsynchronc Zählkette den Vorteil, daß alle Stufen bzw. Kippschaltungen, soweit hc jeweils kippen, dann synchron kippen, und daß daher nach dem Ende de Taktimpulses jeweils der neue Zählerstand sämtliche Stufen 51 ... 56 praktisch sofort ausgelesen werdei kann, wohingegen bei der asynchronen Zählkette, wii erläutert, hier zunächst noch eine längere, manchma unangenehme Gesamtverzögerung abzuwarten ist Die in Fig. 2 gezeigte taktsynchrone Zählkette ge stattet daher eine größere Zählgeschwindigkeit als dii in F i g. 1 gezeigte asynchrone Zählkette. Die takt ίο synchrone Zählkette hat jedoch gegenüber der asyn chronen Zählkette den manchmal störenden Nachteil daß die einzelnen Stufen jeweils einen unterschied liehen Aufbau aufweisen, vgl. die Verschaltung dei Verknüpfungsschaltung G, was eine nachträgliche Er Weiterung der Stellenanzahl einer solchen Zählkette z. B. von 6 auf 20 Stellen, erheblich erschwert. Sol nämlich die Anzahl der Stellen der taktsynchroner Zählkette vergrößert werden, so müssen jeweils Stufen angeschlossen werden, die eine andere Verschallung aufweisen als alle übrigen Stufen der Zählkette und insbesondere sind die elektrischen Verbindunger zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen diesel taktsynchroncn Zählkette jeweils abhängig davon, wie viele Stufen zwischen diesen Verbindungen und dei ersten Stufe 51 dieser Zählkette insgesamt angebracht sind. Die nachträgliche Erweiterung einer taktsynchronen Zählkette ist also mitunter relativ umständlich und darüber hinaus auch aufwendig, da der Aufwand für Verbindungen und Verknüpifungsschaltungen je Stufe mit steigender Stellenzahl steigt. Durch die DT-OS 20 22 810 ist eine Zählkette bekannt, die die angegebenen Nachteile sowohl der asynchronen Zählkette als auch der taktsynchronen Zählkette gleichzeitig weitgehend vermeidet und gleichzeitig die angegebenen Vorteile beider Zählketten weitgehend beibehält: Bei dieser Zählkette ist angestrebt, die einzelnen Stufen jeweils gleichartig aufzubauen, so daß eine nachträgliche Erweiterung der Zählkette um beliebig viele weitere Stufen jeweils in relativ einfacher Weise möglich ist. Die Art der Verbindungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen ist nämlich unabhängig von der Gesamtanzahl der Stufen der Zählkette. Die einzelnen Stufen können daher auch in in integrierter Technik hergestellten Moduln enthalten sein, wobei zur Erweiterung der ZählKtte stets Moduln gleichen Aufbaues verwendet werden können. Der Aufwand je Stufe ist unabhängig vom Stellenwert dieser Stufe. Diese Zählkette ist außerdem schneller als die entsprechende asynchrone Zählkette, indem bereits kurze Zeit nach dem Ende des Taktimpulses aus sämtlichen Stellen der Zählerkette der neue Zählerstand ausgelesen werden kann.

Die zuletzt genannte Zählkette ist taktsynchron, von einem Vorbereitungssignal vorbereitet und enthält mehrere Stufen, die jeweils eine Kippschaltung mit einer inneren Laufzeit aufweisen, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periode der Dauer der Taktimpulse ist. Bei dieser Zählkette werden den Takteingängen aller Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt. Der Vorbereitungssignaleingang ist mit den Signaleingängen zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise verbunden, daß der ersten Stufe stets das originale oder stets das negierte Vorbereitungssignal selbst als Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vorhergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal zueelcitei wird, das jeweils ein Ausgang einer "der

vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert. Dem eisten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wird das dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweitein Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wird ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet.

Ein Nachteil der zuletzt genannten Zählkette besteht darin, daß sowohl für Vorwärtszählung als auch für Rückwärts7ähhmg jeweils mehrere durch die ganze Zählkette hindurchgehende, mit jeder einzelnen Stufe verbundene Leitungen benötigt werden, vgl. die Vorbereitungssignalleitungen für jede Zähleinrichtung. Darüber hinaus ist die Belastung der Signalquellen, welche diesen durchgehenden Leitungen Signale zuleiten, nicht konstant, sondern abhängig von der Anzahl der Stufen der Zählkette, was die beliebige Erweiterbarkcit der Anzahl der Stufen dieser Zählkette einschränkt. Zusätzlich sind sowohl für das Vorwärtszählen als auch für das Rückwärtszählen jeweils Verknüpfungsschaltungcn I und III mit je drei Signaleingängen vorgesehen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine der zuletzt genannten Zählkette entsprechende Zählkette mit gleich hoher Zählgeschwindigkeit und mit s.tufenanzahlunabhängigcm Stufenaufbau zur Verfügung zu stellen, bei welcher jedoch der Aufwand verringert ist, nämlich der Aufwand für durchgehende Leitungen und der Aufwand für die Verknüpfungsschaltungen. Insbesondere soll höchstens die den Taktimpuls den Stufen zuführende Taktleitung in der Weise durch die ganze Zählkette hindurchgehen, daß die Signalqucllc, nämlich die Zählimpulsquelle, abhängig von der Anzahl der Stufen der Zählkette belastet wird — Taktimpulsgeneratoren haben ohnehin normalerweise eine hohe Ausgangsleistung. Hingegen sollen aber alle anderen Signalleitungen der Zählkette eine stufcnanzahlunabhängigc Belastung aufweisen. Insbesondere wird die Anbringung einer eigenen Zählaufrufleitung, welche bei der in der DT-AS 20 22 801 beschriebenen Zählkette enthalten ist, vermieden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Zählkette ist also besonders einfach, und die Anforderungen an die Leistung der die Vorbereitungssignale liefernden SignalqueHen sind besonders gering, wodurch auch dort der Aufwand gering sein darf.

Die Erfindung geht also aus von einer taktsynchronen, von einem Vorbercitungssignal vorbereiteten Zählkette mit mehreren Stufen, die jeweils eine Kippschaltung mit einer inneren Laufzeit, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periode der Dauer der Taktimpulse ist, enthalten, wobei den Takteingängen aller Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt werden und der Vorbereitungssignaleingang mit den Signaleingangen zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise verbunden ist, daß der ersten Stufe stets das originale oder stets das negierte Vorbereitungssignal selbst als Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vorhergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal zueelcitet wird, das jeweils ein Ausgang einer der vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert, wobei dem ersten Eingang dieser Verknüpfurmsschaltung das dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweiten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet wird.

Die erfindungsgemäße Zählkette ist dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Zählrichtung in jeder Stufe nur ein einziger Steuersignaleingang oder Vorbereilungssignaleingang vorgesehen ist und daß der nur zwei Signaleingänge aufweisenden Verknüpfungsschaltung jeweils nur das der zugeordneten Stufe zugeführte Steuersignal und das Ausgangssignal der zugeordneten Stufe als Eingangssignale zugeführt werden.

Wie bereits erwähnt, zeigen die Fig.] und 2 das Prinzip bekannter Zählketten.

ίο Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführiingsbeispiele der Erfindung erläutert, wobei die

Fig. 3 und 4 zwei Varianten einer vorwärts zählenden Zählkette.

F i g. 5 eine Variante einer wahlweise vorwärts oder rückwärts zählenden Zählkette,

Fig. 6 eine einzelne Dekade einer vorwärts zählenden dekadischen Zählkette und

F i g. 7 einen Baustein mit zwei Stufen einer wahlweise vorwärts oder rückwärts zählenden Zählkette, die im Innern des Bausteins mit Teilen des Dekodierers verbunden ist, zeigen.

Das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine taktsynchrone Zählkette dar, welehe von einem Vorbereilungssignal vorbereitet wird. Das Vorbereitungssignal wird dem Vorbereitungssignalcingang V zugeführt. Die zu zählenden digitalen Impulse, die hier jeweils Taktimpulse darstellen, werden den verschiedenen taktgesteuerten Stufen 51, 52, 53, 54, 55 und 56 gleichzeitig zugeführt, und zwar jeweils dem Takteingang dieser Stufen.

Die Stufen enthalten jeweils eine Kippschaltung, die eine innere Laufzeit aufweist, welche mindestens gleich der Taklimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periodendauer der Taktimpulse ist. Die Kippschaltung kann z. B. jeweils durch eine Master-Slave-Kippschaltung gebildet sein, also durch eine solche Kippschaltung, deren innere Laufzeit vorteilhafterweise jeweils durch die Dauer der Taktimpulse selbst gesteuert wird.

Der Vorbereitungssignaleingang V ist mit den Signaleingängen E der verschiedenen Stufen 51... 56 in besonderer Weise verbunden, nämlich so, daß während des Zählvorgangs ein aus dem Vorbereitungssignal erzeugtes Steuersignal V diesen Signaleingängen jeweils zugeleitet wird. Das Steuersignal V wird dabei jeweils in folgender Weise erzeugt:

Den Signaleingängen E der ersten Stufe 51 wird hier das negierte Vorbereitungssignal als Steuersignal direkt zugeführt — bei entsprechender Polarität des Vorbereitungssignals könnte dieser ersten Stufe 51 auch das originale Vorbereitungssignal als Steuersignal direkt zugeleitet werden. Den Signaleingängen E der übrigen Stufen wird jeweils ein VorbereitungEsignal V zugeleitet, das jeweils einerseits aus dem der vorhergehenden Stufe zugeleiteten Vorbereitungssignal V und andererseits aus dem Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe durch Verknüpfung gebildet wird. Dies erfolgt dabei in der Weise,

daß den Signaleingängen E jeder einer vorhergehenden Stufe, z. B. 53, folgenden Stufe, hier 54, jenes Steuersignal V zugeleitet wird, das jeweils ein Ausgang einer der vorhergehenden Stufe, hier 53, zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert. An der ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung wird das dieser vorhergehenden Stufe, hier 53, zugeleitete Steuersignal V gelegt und an den zweiten Eingant dieser Verknüpfungsschaltung wird das Ausgangs·

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signal, hier 'Q, dieser der Verknüpfungsschaltung zugeordneten vorhergehenden Stufe, hier 53, gelegt. Den Signaleingängen E der nachfolgenden Stufe, hier 54, wird also Signal zugeführt, das durch die Verknüpfung eines Ausgangssignals der vorhergehenden Stufe und des die vorhergehenden Stufe steuernden Steuersignals gewonnen wird.

Bei Koinzidenz der dem Zählkcttcneingang T zugeführten, zu zählenden Taklimpulse und des dem Vorbereitungssignaleingang V zugeführten Vorbercitungssignals wird die Zählkette um eine Einheit weitergeschaltet. Die durch die Zählung sich einstellenden Grundzustände und Nicht-Grundzustände der Kippschaltung der Stufen entsprechen dabei der Anzahl der insgesamt jeweils bis dahin gezählten Taktimpulse, und zwar hier jeweils in der gleichen Weise, wie es bei der in F i g. 2 gezeigten Zählkette der Fall ist.

Die erfindungsgemäße, in F i g. 3 gezeigte Zählkette unterscheidet sich also von der bekannten, in der Fi g. 2 gezeigten Zählkette insbesondere dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Zählkette vorteilhafterweise jede der Stufen 51 ... 56 jeweils gleichartig aufgebaut ist, wohingegen bei der bekannten, in Fig. 2 gezeigten Zählkette jede Stufe einen unterschiedlichen Aufbau aufweist, der jeweils vom Stellenwert der betreffenden Stufe in der Zählkette abhängt. Die einzelnen Stufen der erfindungsgemäßen Zählkette weisen also vorteilhafterweise einen besonders einfachen Aufbau auf, wobei die einzelnen Stufen unter sich gleichartig aufgebaut sind, wodurch eine nachträgliche Erweiterung der Zählkette, z. B. von 6 auf 20 Stufen, vorteilhafterweise in besonders einfacher Weise möglich ist. Es müssen dann nämlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen nur der Ausgang V" der vorhergehenden Stufe mit dem Eingang V der nachfolgenden Stufe und ähnlich der entsprechende Ausgang und Eingang der mit dem Eingang T verbundenen Taktimpulsleitung verbunden werden, also keine solchen Verbindungen bzw. Verdrahtungen vergesehen werden, die jeweils abhängig vom betreffenden Stellenwert der nachfolgenden Stufe ist, vgl. hierzu die insofern nachteiligere Zählkette in Fig. 2. Die Zählgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Zählkette ist dabei außerordentlich hoch, weil die innere Laufzeit in den genannten Verknüpfungsschaltungen üblicherweise klein ist. Die maximal erreichbare Zählgeschwindigkeil ist im wesentlichen durch die innere Laufzeit in diesen Verknüpfungsschaltungen begrenzt. Falls sehr viele Stufen 5 vorgesehen sind, dann liegen zwar entsprechend viele Verknüpfungsschaltungen in Reihe, jedoch ist die Gesamtlaufzeit durch alle Verknüpfungsschaltungen hindurch im allgemeinen sogar erheblich kleiner als die Gesamtverzögerung der bekannten asynchronen, in Fig. 1 gezeigten Zählkette. Die Zählgeschwin digkeit der in F i g. 3 gezeigten, erfindungsgemäßen Zählkette ist also ähnlich groß wie die Zählgeschwindigkeit der in F i g. 2 gezeigten, bekannten taktsynchronen Zählkette. Die Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu zählenden Taktimpulsen kann also bei der erfindungsgemäßen Zählkette relativ kurz sein, nämlich bei Verwendung von Master-Slave-Kippschaltungen enthaltenden Stufen etwa gleich der Laufzeit der in Reihe geschalteten VerknüpfungsschaJtungen, wohingegen bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten asynchronen Zählkette die Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu zählenden Impulsen von der Summe der jeweils relativ großer inneren Laufzeit der Kippschaltungen abhängig ist Bei der erfindungsgemäßen Zählkette werden alsc die oben angegebenen Nachteile sowohl der asynchronen Zählketten als auch der taktsynchroner Zählkette gleichzeitig zumindest weitgehend vermieden, wobei gleichzeitig die oben angegebenen Vorteile beider Zählketten zumindest weitgehend beibehalten sind.

ίο Bei der in Fig. 3 gezeigten Zählkette ist die Ver knüpfungsschaltung jeweils ein UND-Glied, an dessen zweiten Eingang jeweils das negierte Ausgangssignal (5 der dieser Verknüpfungsschaltung zugeordneten, vorhergehenden Stufe gelegt wird. Bei diesel

Ausgestaltung der Erfindung bereitet das Vorberei lungssignal eine Vorwärtszählung der Zählkette vor Falls an den zweiten Eingang dieser UND-GIiedei nicht das negierte Ausgangssignal (3, sondern da; nicht negierte Ausgangssignal Q der zugeordneter

Stufe gelegt werden würde, würde das Vorbereitungs signal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorberei ten. Durch entsprechende Verbindung dieses zweiter Eingangs mit dem negierten oder mit dem nicht ne gierten Ausgang der zugeordneten Kippschalung

kann also eine Vorwärtszählung oder Rückwärts zählung wahlweise vorgesehen werden. Jedes UND Glied ist dabei einem ODER-Glied äquivalent, ai dessen Eingänge gegenüber den beschriebenen Signa len invertierte Signale gelegt werden.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung gezeigt, welches sehr ähnlich wie das in F i g.: gezeigte Ausführungsbeispiel aufgebaut ist. Es unter scheidet sich im wesentlichen dadurch, daß als Ver knüpfungsschaltungen nicht ausschließlich UND

Glieder, sondern abwechselnd ODER-Glieder unc UND-Glieder, d. h. streng genommen NOR-Gliede: und NAND-Glieder, verwendet sind. An den erster Eingang der UND-Glieder wird jeweils das der züge ordneten Kippschaltung zugeleitete Steuersignal V

gelegt, wohingegen an den zweiten Eingang" diese: UND-Glieder jeweils wie bei dem in Fi g. 3 gezeigter Ausführungsbeispiel, das negierte Ausgangssignal ζ der zugeordneten Kippschaltung gelegt wird. An der ersten Eingang der ODER-Glieder wird jeweils da:

der zugeordneten Kippschaltung zugeleitete Steuer signal V in negierter Form gelegt, wohingegen an dei zweiten Eingang dieser ODER-Glieder das nicht ne gierte Ausgangssignal Q der zugeordneten Kippschal tung gelegt wird. Das Ausgangssignal der ODER

Glieder wird zusätzlich negiert und stellt dam in dieser negierten Form das den Signaleingängen I der nachfolgenden Stufe zugeleitete Steuersignal V dar.

Dieses in Fig. 4 gezeigte Ausfuhrungsbeispie

weist gegenüber dem in Fig. 3 gezeigten Ausfüh

rungsbeispiel den Vorteil auf, daß die Laufzeit de

in Reihe geschalteten Verknüpfungsschaltungen de

gesamten Zählkette etwa halb so groß ist wie die ent

sprechende Laufzeit des in F i g. 3 gezeigten Aus

führungsbeispiels — bei dem in F i g. 3 gezeigtei

Ausführungsbeispiel ist nämlich davon ausgegangei

worden, daß jede Verknüpfungsschaltung für siel

zwei in Reihe liegende Verstärker enthält, wie ii

F i g. 3 angedeutet ist. Bei dem in F i g. 4 gezeigtei

Ausführungsbeispiel genügt es, einen einzigen Ver

stärker in jeder Verknüpfungsschaltung vorzusehen

Dadurch ist die Zählgeschwindigkeit des in Fig.'

gezeigten Ausfuhrungsbeispiels etwa doppelt so grol

wie die Zählgeschwindigkeit des in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.

Da jedoch auch die in F i g. 3 gezeigten UND-Glieder statt aus zweistufigen Verstärkern auch aus Anordnungen mit sehr viel kürzerer Laufzeit, z. B. aus einstufigen Anordnungen gebildet werden können, kann prinzipiell auch das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel so ausgestaltet werden, daß eine besonders hohe Zählgeschwindigkeit erreicht wird — z. B. stellen als Emitterfolge gestaltete Verstärker solche mit einem einstufigen Verstärker ausgestattete UND-Glieder dar, deren Ausgangssignal nicht negiert ist.

Das in F i g. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zwar nur in jeder zweiten Stufe den jeweils gleichen Aufbau auf, so daß bei einer nachträglichen Erweiterung des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels jeweils zwei verschiedene Stufentypen zur Verfügung gestellt werden müssen, es sei denn, daß Bausteine Bl, B 2 bzw. B 3 verwendet werden, die jeweils für sich bereits zwei Stufen enthalten. Bei solchen Bausteinen B können die Verbindungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bausleinen jeweils unabhängig von der Gesamtanzahl der Stufen der Zählkette ausgestaltet werden, wie in Fi g. 4 erkennbar ist. Bei der in F i g. 4 gezeigten Variante des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels sind also im wesentlichen sämtliche Vorteile der erfindungsgemäßen Zählkette ebenfalls vorhanden trotz des streng genommen unterschiedlichen Aufbaus jeweils zweier direkt aufeinanderfolgender Stufen.

Bei der genannten Verschaltung der Verknüpfungsschaltungen des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels bereitet das Vorbcreitungssignal eine Vonvärtszählung der Zählkette vor. Würde man an die zweiten Eingänge der verschiedenen Verknüpfungsschaltungen jeweils statt des negierten das nicht negierte Ausgangssignal der zugeordneten Kippschaltung bzw. umgekehrt das nicht negierte statt des negierten Ausgangssignals der zugeordneten Kippschaltung legen, dann würde diese Ausgestaltung durch ein Vorbereitungssignal für eine Rückwärtszählung dieser Zählkette vorbereitet.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zusätzliche Maßnahmen vorgesehen, damit diese Zählkette wahlweise vorwärts und rückwärts zählen kann. Hierzu ist in Unterschied zu dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß diese Zählkette zwei Vorbereitungssignaleingänge, nämlich einen ersten Vorbereitungssignaleingang V für die Vorwärtszählung und einen zweiten Vorbereitungssignaleingang R für die Rückwärtszählung aufweist; zunächst sei vernachlässigt, daß zusätzlich die Löschschaltungen AG vorgesehen sind. Die vorwärts zählende bzw. rückwärts zählende Wirkung der beiden verschiedenen Vorbereitungssignale, wobei normalerweise nur eines von beiden zugeführt wird, ergibt sich bereits aus den oben zu F i g. 4 gemachten Ausführungen hinsichtlich der Wirkung, die jeweils die Zuleitung des negierten Ausgangssignals oder des nicht negierten Ausgangssignals der Kippschaltung zu dem zweiten Eingang der dieser Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung mit sich bringt.

Zwei einzelne, auf einem gemeinsamen Modul angebrachte Stufen einer ganz ähnlich aufgebauten Zählkette sind in F i g. 7 gezeigt — dort sind jedoch die Signaleingänge E zusätzlich jeweils mit einem Setz-Eingang SSl bzw. 552 verbunden. Darüber hinaus sind bei diesem Ausführungsbeispiel in den Modul jeweils noch Teile eines Decodierers ange bracht, das die Decodiergatter DG mit den Ausgän gen 0', 1', 2', 3' enthält. Eine Zählkette, die aus meh reren, gemäß F i g. 7 aufgebauten Moduln besteht enthält also bereits Teile jenes Decodierers, über der der Zählerstand der Zählkette in decodierter Forrr abgelesen werden kann. Da jedes Modul nur die Decodiergatter DG enthält, wird innerhalb jedes Mo

ίο duls nur gemäß »eins aus vier« decodiert. Zusätzlid sind auf dem Modul noch die Ausgänge 51» W^ ^νοΓι gesehen, an denen der Zustand der zugeordneter Kippschaltungen abgefragt werden kann.

Die in Fig. 5 gezeigten Löschschaltungen RG dienen zum Löschen der Zählkette und sind in dei Weise eingefügt, daß eine Löschung eintritt, falls gleichzeitig beide Vorbereitungssignale den Eingängen V und R, und außerdem ein Taktimpuls derr Zählketteneingang T zugeführt werden. In diesen" Falle wird die Zählkette praktisch sofort gelöscht Entsprechende Löschschaltungen sind ebenfalls be dem in F i g. 6 und 7 gezeigten Modul vorgesehen.

Dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel liegi ein allgemeineres Prinzip zugrunde, nämlich folgendes:

Es weist einen 1. und einen 2. Vorbereitungssignaleingang V und R auf, wobei der 1. Vorbereitungssignaleingang V mit den Signaleingängen allei Stufen in zwei verschiedenen Weisen verbunden sein kann: nämlich so, daß die Verknüpfungsschaltung jeder Stufe jeweils ein UND-Glied ist, an deren zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal <2 der dei Verknüpfungsschaltung zugeordneten Stufe gelegi wird, so daß das 1. Vorbereiiungssignal eine Vorwärtszählung vorbeieitet, oder so, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufer abwechselnd ein UND-Glied bzw. ein ODER-Glied sind, und zwar jeweils ein UND-Glied, dessen 2. Eingang das negierte Ausgangssignal (7 der jeweils zugeordneten Stufe geleitet wird, und ein ODER-Glied, an dessen 2. Eingang das nicht negierte Ausgangssignal Q der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird, so daß das 1. Vorbereitungssignal eine Vorwärtszählung der Zählkette vorbereitet. Die Zählkette weisl ferner den zweiten Vorbereitungssignaleingang R auf. der mit den Signaleingängen aller Stufen ebenfalls aul zwei verschiedene Weisen verbunden sein kann, nämlich so, daß die Verknüpfungsschaltung jeweils ein UND-Glied ist, an deren 2. Eingang das nicht negierte Ausgangssignal Q der zugeordneten Stufe gelegt wird, so daß das 2. Vorbereitungssignal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet, oder so, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen abwechselnd ein ODER-Glied bzw. ein UND-Glied sind, und zwar jeweils ein ODER-Glied, an dessen 2. Eingang das negierte Ausgangssignal 5 der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird und ein UND-Glied, an dessen 2. Eingang das nicht negierte Ausgangssignal Q der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird, so daß der 2. Vorhereirungssignaleingang eine rückwärts zählende Zählkette vorbereitet.

Durch diese nach diesem allgemeineren Prinzip

aufgebaute Zählkette wird erreicht, daß während des Zählvorganges ein dem 1. Vorbereitungssignaleingang V zugeführtes 1. Vorbereitungssignal eine Vorwärtszählung, hingegen ein dem 2. Vorbereitungssignal R zugeführtes zweites Vorbereitungssigna] eine Rückwärtszählung vorbereitet.

In F i g. 6 ist nochmals das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß nunmehr zusätzliche Ausgänge ASl, AS2, /153, ASA und Ü bzw. V" vorgesehen sind, welche mit Hilfe des Gatters UG teilweise miteinander so verknüpft sind, daß die Ausgänge dieser Stufen ASl, AS2, AS3, AS4 bzw. einzelne dieser Stufen eine rückkoppelnde Verbindung mit einem oder mehreren Eingängen der Stufen über UG aufweist, wodurch die maximale Anzahl der von der Zählkette zählbaren Impulse kleiner ist als diese Anzahl ohne Rückkopplung wäre. Bei dem in F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rückkopplung jeweils so ausgestaltet, daß die gezeigten vier Stufen die Schaltung für die einzelne Dekade eines vorwärts zählenden dekadischen Zählers darstellt. Das Gatter UG stellt hier sozusagen einen Decodierer dar, der beim Übergang von der Zählerstellung 9 auf die nächste Zählerstellung ein Rücksetzen aller Stufen bewirkt, wobei gleichzeitig

am Ausgang U ein den Übertrag auslösendes Signa am Ausgang V" entsteht. Dieser Ausgang V" ist mi dem 1. Vorbereitungssignaleingang V der nächster Dekade zu verbinden. Die Eingänge R aller Dekadei sind miteinander nicht verbunden — ihnen wird nu dann ein zweites Vorbereitungssignal zusammen mi der Zuführung eines ersten Vorbereitungssignals ai den Eingang V der ersten Dekade zugeführt, wenn dii gesamte Zählkette gelöscht werden soll. Bei diesen Ausführungsbeispiel werden also die durchgestriche nen Glieder nahe den Ausgängen V" und R" nich benötigt, ebenso werden diese Ausgänge V", R' selbst an sich nicht mehr benötigt. Sie sind hier nu deswegen vorhanden, weil hier ein Modul mit vie Stufen mit dem Aufbau ähnlich wie das in Fig.! gezeigte Ausführungsbeispiel als ein eine Dekade ent haltendes Modul verwendet ist; das Galter UG kam dabei ursprünglich als ein Bestandteil eines am Mo dul angebrachten Dekodierteils sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Taktsynchrone, von einem Vorbereitungssignal vorbereitete Zählkette mit mehreren Stufen, die jeweils eine Kippschaltung mit einer inneren Laufzeit, welche mindestens gleich der Taktimpulsdauer und höchstens etwa gleich der Periode der Dauer der Taktimpulse ist, enthalten, wobei den Takteingängen aller Stufen gleichzeitig Taktimpulse zugeführt werden und der Vcbcreitungssignaleingang mit den Signaleingängcn zur Zuführung von Steuersignalen in der Weise verbunden ist, daß der ersten Stufe stets das originale oder stels das negierte Vorbereitungssignnl selbst als Steuersignal zugeleitet wird und daß jeder einer vorhergehenden Stufe folgenden Stufe jenes Steuersignal zugeleitet wird, das jeweils ein Ausgang einer der vorhergehenden Stufe zugeordneten Verknüpfungsschaltung liefert, wobei dem ersten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung das dieser vorhergehenden Stufe zugeleitete Steuersignal und dem zweiten Eingang dieser Verknüpfungsschaltung ein Ausgangssignal dieser vorhergehenden Stufe zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Zählrichtung (vorwärts oder rückwärts) in jeder Stufe nur ein einziger Steuersignaleingang bzw. Vorbereitungssignaleingang (V) vorgesehen ist und daß der nur zwei Signaleingänge aufweisenden Verknüpfungsschaltung jeweils nur das der zügeordneten Stufe zugeführte Steuersignal sowie das Ausgangssignal der zugeordneten Stufe als Eingangssignale zugeführt werden (Fig. 3).

2. Zählkette nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung jeweils eine Master-Slave-Kippschaltung ist.

3. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verknüpfungsschaltung ein UND-Glied ist, an deren zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal (Q) der der Verknüpfungsschaltung zugeordneten vorhergehenden Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Vorwärtszählung vo^rbereitet (Fig. 3).

4. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein UND-Glied ist, an deren zweiten Eingang das nicht negierte Ausgangssignal (Q) der zugeordneten Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet.

5. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen (52, 53) abwechselnd ein UND-Glied bzw. ein ODER-Glied sind, und zwar jeweils ein UND-Glied, an dessen zweiten Eingang das negierte Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten Stufe (52) geleitet wird, und ein ODER-Glied, an dessen zweiten Eingang das nicht negierte Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten Stufe (53) gelegt wird, so daß das Vorbercitungssignal eine Vorwärtszählung der Zählkette vorbereitet (Fig. 4).

6. Zählkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltungen von aufeinanderfolgenden Stufen abwechselnd ein ODER-Glied bzw. ein UND-Glied sind, und zwar ieweils ein ODER-Glied, an dessen zweiten Ein-„ano das negierte Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten Stufe gelegt wird und ein UND-Glied an dessen zweiten Eingang das nicht neoierte'Ausgangssignal (Q) der jeweils zugeordneten vorhergehenden Stufe gelegt wird, so daß das Vorbereitungssignal eine Rückwärtszählung der Zählkette vorbereitet. _

7 Zählkette nach Anspruch 3 oder 3 und nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie nur einen einzigen für Vorwärtszählung bestimmten ersten und nur einen einzigen für Rückwärlszählung bestimmten zweiten Vorbereitungssionaieingang (V, R) aufweist, daß der erste Vorbercitun«ssignaleincang (V) mit den Signaleinganoen aller Stufen gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 5 verbunden ist und daß der zweite Vor bereitungssignaleingang(R) mit den Signaleingän- _?en aller Stufen gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 6 verbunden ist.

8 Zählkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sicnaleingang-eingänge (/:) jeder Stufe (51, 52. 53, 54) mit einem Seiz-Signaleingang verbunden ist (Fig. 7).

9. Zäh'kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkette aus mehreren Moduln (51, 52, 53, 54. SS, 56 b/w. öl, ß2, ß3) zusammengesetzt ist. die' jeweils eine oder mehrere Stufen enthalten (Fie. 3, Fig. 4).

10. Zählkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingänge der Stufen mit den Signaleingängen eines Decodieren verbunden sind (F i g. 6 und 7).

11. Zählkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge mehrerer Stufen (ASl, /52, /153, AS4) eine rückkoppelnde Verbindung mit einem oder mehreren Eingängen der Stufen "(über UG) aufweisen, so daß die maximale Anzahl der von der Zählkette zählbaren Impulse weeen der Rückkopplung Heiner als die maximale Anzahl der zählbaren Impulse ohne Rückkopplung ist (F i g. 6).

12. Zählkette nach Anspruch 9 und nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Moduln jeweils Teile des Decodierers angebracht sind (Fig. 7).

13. Zählkette mit nur einem einzigen für Vorwärtszählung bestimmten ersten und nur einem einzigen für Rückwärtszählung bestimmten zweiten Vorbereitungssignaleingang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signaleingang (E) der Kippschaltung jeweils ein Verknüpfungsglied (KG), das das der Vorwärtszählung und das der Rückwärtszählung entsprechende Steuersignal miteinander verknüpft, vorgeschaltet und den Ausgängen (Q, Q) der Kippschaltung jeweils Verknüpfungsglieder (RG), die die Ausgangssignale (Q, Q) der Kippschaltung jeweils mit dem Eingangssignal der Kippschaltung verknüpft, nachgeschaltet sind, welche bei gleichzeitigem Anlegen identischer Signale an die Vorbereitungssignaleineänge (V, R) ein Löschsignal der zugeordneten Stufe und den nachfolgenden Stufen zuführen (Fig. 5 bis 7).